軟巖隧洞塌方處理技術運用

董黨 曲勝輝 陳真 王泰峰

【摘要】軟巖變形隧洞是隧洞施工中的難點，初期支護因變形產生侵入二次襯砌的現象往往不可避免，施工中出現塌方后如何安全的度過塌方段是一項比較難的技術問題。通過對本工程交通隧洞軟巖塌方處理技術的運用，為類似工程提供經驗借鑒。

【關鍵詞】軟巖；隧洞；塌方處理

1、工程概況

本工程交通洞全長280m， Ⅴ類圍巖開挖斷面為6.3m×6.34m城門洞型，開挖斷面設置14#工字鋼，工字鋼間距0.8～1.0m，邊頂拱布置Φ22砂漿錨桿，長度3.0m，間排距1.2m，網片材料為Φ6.5@20×20，邊頂拱噴射C20混凝土10cm厚。

1.1 塌方情況

2016年03月05日，交通洞樁號K1+269～K1+275在一期支護完成后，頂部變形出現坍塌，經過對塌方段分析，采用對塌方段頂部澆筑混凝土（帶帽混凝土）的方法進行塌方處理；2016年03月29日，在塌方段（K1+269～K1+275）蓋帽混凝土澆筑完成后，繼續開挖施工時，K1+275樁號右側拱間再次出現塌方；2016年03月30日，洞室頂部范圍出現大面積塌方。

1.2 塌方段地質情況

交通洞塌方段圍巖為灰黑色～灰綠色新鮮砂頁巖，為較軟巖，圍巖走向與洞軸線呈平行相交，鱗片狀結構，圍巖十分破碎，洞室內總體上較干燥，圍巖類別為Ⅴ類。

2、塌方處理的總體思路

總體思路：塌方段不出渣，采用砂袋將塌方碎渣表面封閉并加固好→對塌方上部的空腔進行混凝土回填→塌方段上半洞兩側邊墻固結灌漿、碎渣體開挖、支護→塌方段下半洞兩側邊墻固結灌漿、碎渣體開挖、支護→掌子面上、下半洞開挖支護。

2.1 塌方段碎渣表面封閉

首先對塌方的渣體表面采用砂袋全部封閉，并將沙袋堆碼整齊加固穩定，以防止塌方空腔灌注混凝土時混凝土外漏，塌方碎渣坡腳用編織袋裝砂堆碼加固，加固寬度為2.0m，高度為80cm。

2.2 塌方空腔灌注混凝土

塌方渣體表面封閉加固完成后對塌方段頂部空腔灌注混凝土。由于空腔比較大，最高達到12.2m，分二次灌滿，考慮到砼泵管過高而難以加固，混凝土第一次灌注高度為9.0m。

施工流程及工藝如下：

2.2.1 埋設混凝土泵管及排氣管

為了防止澆筑過程中發生堵管，拱頂空腔范圍預埋二根混凝土泵管，混凝土泵管伸入空腔內部的垂直高度為9.0米，用于第一次灌注混凝土；同時在第一根預埋管管身固定一根排氣管，排氣管采用Φ50普通鋼管，排氣管直接通向塌方段頂部。

2.2.2 灌注混凝土及砂漿

塌方段灌注混凝土前，在洞內安全地段設置HTB-60混凝土拖泵，采用二級配泵送C20混凝土，10m3混凝土罐車運輸。

待第一層混凝土灌注結束后，塌方段剩余空腔部位回填C20水泥砂漿，水泥砂漿灌注采用Ф50鋼管，JJS-2B配漿攪拌機配合3SNS灌漿泵灌注，Ф50灌漿管穿過第一次預埋的混凝土泵管進行灌漿。第二次砂漿灌注在塌方段邊墻灌漿加固、開挖、支護完成后隨即進行。

2.3 塌方段上半洞碎渣開挖支護

空腔混凝土注滿、等強以后，對塌方段上半洞進行開挖與支護，開挖高度約為4.0m，上半洞采用兩側邊墻固結灌漿+Ι20工字鋼+Ф48超前小導管的施工方法進行支護。

施工順序及工藝如下：

2.3.1 邊墻固結灌漿

由于塌方段周圍圍巖整體穩定性差，塌方段兩側邊墻采用固結灌漿加固，以防止塌方段頂部空腔在回填混凝土后對邊墻底部范圍形成的側壓變形。上半洞固結灌漿管每側邊墻布置一排，間距1.5m，采用長3.0m的Φ48鋼管，用YT-28手風鉆打孔，灌漿管側斜角度為42度，管身前部2.0m范圍內打Φ8的花孔，花孔間距25cm，梅花型布置。

2.3.2 灌漿

用JJS-2B配漿攪拌機配合3SNS灌漿泵逐孔純壓式灌漿，漿液水灰比為2：1、1：1、0.8：1、0.6：1和0.5：1五個比級，由稀到濃，根據吃漿情況調換水泥漿，灌漿壓力0.3--0.5MPa，達到灌漿壓力后穩定10min結束灌漿。

2.3.3 開挖

上半洞開挖，采用短進尺，強支護的方法，每次進尺0.5m，采用PC-110反鏟或液壓錘直接挖除碎碴體。

2.3.4 鋼拱架、小導管及掛網噴護混凝土

開挖完成后及時進行強支護。

塌方段鋼拱架采用Ι20工字鋼制作，間距0.5m布置，拱架與拱架間采用Ф25螺紋鋼連接，間距0.5m；鋼拱架鎖腳錨桿采用Ф25中空自進式錨桿，長度9.0m，每榀拱架布置8根進行鎖定。同時在鋼拱架部環向布置超前注漿小導管，環向間距0.3m，小導管為Ф48鋼管，長度3.0m，搭接長度為1.0m，管身布置Ф8注漿孔，注漿孔間距25cm梅花型布置。

每次支護時按原設計要求及時布置Ф22系統錨桿，鋼筋網片為Ф6.5@200×200，用PZ-6E噴射機噴護20cm厚C20噴射混凝土。

依此類推，完成上半洞開挖支護。

2.4 塌方段下半洞碎渣開挖支護

待上半洞處理到掌子面后，進行塌方段下半洞開挖，下半洞兩側邊墻布置一排固結固結灌漿管，間距1.5m，與上半洞成梅花型布置，灌漿管長度、角度等技術參數以及Ι20鋼拱架等支護方式同上半洞。

2.5 塌方段以后正常段施工

過了塌方區后，與掌子面相鄰10m范圍內的開挖支護，采用上下半洞的方式分層施工，上半洞頂拱同樣布置環向超前注漿小導管，左右邊墻同樣布置固結灌漿管，頂拱環向采用小導管Φ48鋼管，長度3.0m，間距30cm，搭接長度1.0m，邊墻固結灌漿管間距1.5m，外傾角42度。施工方法同塌方段開挖、支護工藝。

3、結語

交通洞軟巖塌方段通過技術攻關，采用“對塌方渣體表面封閉加固→對塌方段回填混凝土→上半洞側墻固結灌漿、開挖、支護→下半洞側墻固結灌漿、開挖、支護”施工，有效地阻止了坍塌范圍進一步擴大，安全地完成了塌方處理任務，并保證了后續工程施工的順利進行，可以為類似工程施工起到指導和借鑒的作用。